KR20240000646A - Hot rolled steel sheet with high hole expansion ratio and manufacturing process thereof - Google Patents

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Abstract

중량% 로: 0.15% ≤ C ≤ 0.20%, 0.50% ≤ Mn ≤ 2.00%, 0.25% ≤ Si ≤ 1.25%, 0.10% ≤ Al ≤ 1.00%, 여기서 1.00% ≤ (Al+Si) ≤ 2.00%, 0.001% ≤ Cr ≤ 0.250%, P ≤ 0.02%, S ≤ 0.005%, N ≤ 0.008%, 및 선택적으로 다음 중 하나 이상의 원소들; 0.005% ≤ Mo ≤ 0.250%, 0.005% ≤ V ≤ 0.250%, 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.003% 및 0.001% ≤ Ti ≤ 0.025% 을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물인 화학 조성물을 갖는 열간 압연된 강 시트에 관한 것이고, 미세조직은 표면 분율로, 합이 5% 초과 및 엄격하게는 20% 미만인 페라이트 및 베이나이트를 포함하고, 잔부는 템퍼링된 마르텐사이트로 구성된다.By weight%: 0.15% ≤ C ≤ 0.20%, 0.50% ≤ Mn ≤ 2.00%, 0.25% ≤ Si ≤ 1.25%, 0.10% ≤ Al ≤ 1.00%, where 1.00% ≤ (Al+Si) ≤ 2.00%, 0.001 % ≤ Cr ≤ 0.250%, P ≤ 0.02%, S ≤ 0.005%, N ≤ 0.008%, and optionally one or more of the following elements; A hot rolled steel having a chemical composition comprising 0.005% ≤ Mo ≤ 0.250%, 0.005% ≤ V ≤ 0.250%, 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.003% and 0.001% ≤ Ti ≤ 0.025%, with the balance being Fe and inevitable impurities. relates to a sheet, the microstructure comprising, in surface fraction, ferrite and bainite in a sum greater than 5% and strictly less than 20%, with the balance consisting of tempered martensite.

Description

구멍 확장비가 높은 열간 압연된 강 시트 및 이의 제조 방법{HOT ROLLED STEEL SHEET WITH HIGH HOLE EXPANSION RATIO AND MANUFACTURING PROCESS THEREOF}Hot rolled steel sheet with high hole expansion ratio and manufacturing method thereof {HOT ROLLED STEEL SHEET WITH HIGH HOLE EXPANSION RATIO AND MANUFACTURING PROCESS THEREOF}

본 발명은 780 MPa 내지 1000 MPa 의 항복강도, 950 MPa 내지 1150 MPa, 바람직하게는 980 MPa 내지 1150 MPa 의 인장 강도, 및 45% 초과의 구멍 확장비를 갖는 열간 압연된 강 시트에 관한 것이고, 이는 자동차의 구조 부품의 제조에 사용될 수 있다.The invention relates to hot rolled steel sheets having a yield strength of 780 MPa to 1000 MPa, a tensile strength of 950 MPa to 1150 MPa, preferably 980 MPa to 1150 MPa, and a hole expansion ratio of more than 45%, which are used for automotive applications. It can be used in the manufacture of structural parts.

CO2 배출량을 저감시키기 위해 차량의 중량을 감소시키는 것이 자동차 산업에서 주요한 과제이다. 이러한 중량 절감은 안전 요건에 부합되어야 한다. 이러한 요건을 충족시키기 위해 제강 산업에 의해 새로운 고강도 강이 지속적으로 개발되고 있다. 자동차 적용시에 고강도 강의 사용이 증가함에 따라, 증가된 강도 및 구멍 확장 성능에 대한 개선 둘 다를 가진 강에 대한 수요가 증가하고 있다. 따라서, 다양한 강도 수준을 제공하는 여러 군들의 강들이 제안되었다.Reducing the weight of vehicles to reduce CO2 emissions is a major challenge in the automobile industry. These weight savings must meet safety requirements. To meet these requirements, new high-strength steels are continuously being developed by the steelmaking industry. As the use of high strength steels increases in automotive applications, there is a growing demand for steels with both increased strength and improvements in hole expansion performance. Accordingly, several families of steels offering various strength levels have been proposed.

공보 EP 1138796 호에는 자동차 부품용으로 사용가능한, 1000 MPa 보다 높은 인장 강도를 갖는 열간 압연된 강 시트가 개시되어 있다. 이러한 열간 압연된 강 시트의 제조는, 경화 영향으로 인해, 완전 베이나이트 (fully bainitic) 조직 및 높은 기계적 특성을 얻을 수 있는 몰리브덴, 및 미세한 질화물 및 탄화물 그리고 높은 수준의 인장 기계적 특성을 얻을 수 있는 바나듐과 같은 필수적인 고가의 합금 원소들을 필요로 한다.Publication EP 1138796 discloses hot rolled steel sheets with a tensile strength higher than 1000 MPa, usable for automotive parts. The manufacture of these hot rolled steel sheets consists of molybdenum, which, due to its hardening influence, can achieve a fully bainitic structure and high mechanical properties, and vanadium, which can obtain fine nitrides and carbides and a high level of tensile mechanical properties. It requires essential and expensive alloy elements such as

공보 WO 2018108653 호에서는, 인장 강도 800 ~ 1500 MPa, 항복 강도 700 MPa 이상, 연신율 7 ~ 25%, 및 구멍 확장값 20% 초과의 열간 압연된 플랫 강 시트를 제조한다. 이러한 마르텐사이트 열간 압연된 강 시트는 소위 담금질 및 분할 공정에 의해 제조되며, 상기 강 시트는 먼저 마르텐사이트 변태가 불완전한 범위에서 냉각된다. 이후, 상기 강 시트는, 상기 탄소가 분할되고, 즉 마르텐사이트로부터 확산되어 오스테나이트를 풍부하게 하여 안정화시키는 온도 범위에서 재가열된다. 그 후, 강 시트는 실온으로 냉각된다. 따라서, 상기 최종 강 시트는 분할된 마르텐사이트, 새로운 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 함유한다. 그러나, 이러한 공정을 구현하기 위해서는 특정 디바이스와 생산 라인이 필요하다. In publication WO 2018108653, hot rolled flat steel sheets with a tensile strength of 800 to 1500 MPa, a yield strength of 700 MPa or more, an elongation of 7 to 25%, and a hole expansion value of more than 20% are produced. Such martensitic hot-rolled steel sheets are produced by the so-called quenching and splitting process, in which the steel sheets are first cooled to the extent that martensitic transformation is incomplete. The steel sheet is then reheated at a temperature range where the carbon splits, i.e. diffuses from martensite, enriching and stabilizing austenite. Afterwards, the steel sheet is cooled to room temperature. Accordingly, the final steel sheet contains split martensite, new martensite and retained austenite. However, specific devices and production lines are required to implement this process.

공보 WO 2012130434 에는, 금속 스트립의 폭에 걸쳐 맞춤형 기계적 특성을 갖는 금속 시트를 얻기 위해, 이중상 또는 마르텐사이트 미세구조를 갖는 코팅된 시트의 폭에 걸쳐 가변적인 열처리가 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 특정 및 전용 생산 장비가 필요하다. 또한, 국부적인 열처리는 잔류 응력 및 평탄도 문제를 발생시킬 수 있다.Publication WO 2012130434 discloses a variable heat treatment across the width of a coated sheet with a dual-phase or martensitic microstructure in order to obtain metal sheets with tailored mechanical properties across the width of the metal strip. However, this method requires specific and dedicated production equipment. Additionally, localized heat treatment may cause residual stress and flatness problems.

본 발명의 하나의 목적은 많은 양의 값비싼 원소들을 첨가할 필요없이 고강도 열간 압연된 강 시트를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide high strength hot rolled steel sheets without the need to add large amounts of expensive elements.

본 발명의 다른 목적은 제조비용을 증가시키지 않으면서 종래의 생산 라인을 이용하여 열간 압연된 강 시트를 제조하는 것이다.Another object of the present invention is to manufacture hot rolled steel sheets using conventional production lines without increasing manufacturing costs.

따라서, 본 발명은 780 MPa 내지 1000 MPa 의 항복 강도, 950 MPa 내지 1150 MPa, 바람직하게는 980 MPa 내지 1150 MPa 의 인장 강도 (TS), 8% 보다 높은 총 연신율, 및 45% 보다 높은 확장비 (HER) 를 갖는 플랫 열간 압연된 고강도 강을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a yield strength of 780 MPa to 1000 MPa, a tensile strength (TS) of 950 MPa to 1150 MPa, preferably 980 MPa to 1150 MPa, a total elongation greater than 8%, and an expansion ratio (HER) greater than 45%. The purpose is to provide a flat hot-rolled high-strength steel having ).

본 발명의 다른 목적은, 균열 개시 및 전파에 대한 저항이 높아, 강 시트로부터 제조된 부품의 어떠한 취성 파괴를 방지할 수 있도록 하는 강 시트를 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명은 20 ℃ 에서 50 J/㎠ 초과의 샤르피 V 파단 에너지를 갖는 플랫 열간 압연된 강 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a steel sheet which has a high resistance to crack initiation and propagation, making it possible to avoid any brittle fracture of parts manufactured from the steel sheet. To this end, the present invention aims to provide flat hot-rolled steel sheets with a Charpy V fracture energy at 20° C. of greater than 50 J/cm 2 .

본 발명은 중량% 로: 0.15% ≤ C ≤ 0.20%, 0.50% ≤ Mn ≤ 2.00%, 0.25% ≤ Si ≤ 1.25%, 0.10% ≤ Al ≤ 1.00%, 여기서 1.00 ≤ (Al + Si) ≤ 2.00, 0.001% ≤ Cr ≤ 0.250%, P ≤ 0.02%, S ≤ 0.005, N ≤ 0.008% 및 선택적으로 다음 중 하나 이상의 원소들; 0.005% ≤ Mo ≤ 0.250%, 0.005% ≤ V ≤0.250%, 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.0030% 및 0.001% ≤ Ti ≤ 0.025% 을 포함하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물인 화학 조성물을 갖는 열간 압연된 강 시트에 관한 것이고, 미세조직은 표면 분율로, 합이 5% 초과 및 엄격하게는 20% 미만인 페라이트 및 베이나이트를 포함하고, 잔부는 템퍼링된 마르텐사이트로 구성된다.The present invention provides, in weight percent: 0.15% ≤ C ≤ 0.20%, 0.50% ≤ Mn ≤ 2.00%, 0.25% ≤ Si ≤ 1.25%, 0.10% ≤ Al ≤ 1.00%, where 1.00 ≤ (Al + Si) ≤ 2.00, 0.001% ≤ Cr ≤ 0.250%, P ≤ 0.02%, S ≤ 0.005, N ≤ 0.008% and optionally one or more of the following elements; A hot rolled steel having a chemical composition comprising 0.005% ≤ Mo ≤ 0.250%, 0.005% ≤ V ≤ 0.250%, 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.0030% and 0.001% ≤ Ti ≤ 0.025%, with the balance being iron and inevitable impurities. relates to a sheet, the microstructure comprising, in surface fraction, ferrite and bainite in a sum greater than 5% and strictly less than 20%, with the balance consisting of tempered martensite.

바람직한 실시형태에서, 규소 함량은 0.40% ~ 0.90% 이다.In a preferred embodiment, the silicon content is between 0.40% and 0.90%.

다른 바람직한 실시형태에서, 알루미늄 함량은 0.30% ~ 0.90% 이다.In another preferred embodiment, the aluminum content is between 0.30% and 0.90%.

다른 바람직한 실시형태에서, 알루미늄 및 규소 함량의 합은 1.20% 내지 2.00% 이다.In another preferred embodiment, the sum of the aluminum and silicon contents is between 1.20% and 2.00%.

본 발명의 열간 압연된 강 시트는 780 MPa 내지 1000 MPa 의 항복 강도 (YS) 및 950 MPa 내지 1150 MPa, 바람직하게는 980 MPa 내지 1150 MPa 의 인장 강도 (TS) 를 가진다.The hot rolled steel sheets of the invention have a yield strength (YS) of 780 MPa to 1000 MPa and a tensile strength (TS) of 950 MPa to 1150 MPa, preferably 980 MPa to 1150 MPa.

본 발명에 따라서, 상기 강의 총 연신율은 8% 초과이다.According to the invention, the total elongation of the steel is greater than 8%.

본 발명에 따라서, 상기 강의 구멍 확장값은 45% 초과이다.According to the invention, the hole expansion value of the steel is greater than 45%.

본 발명에 따라서, 상기 강의 샤르피 V 에너지는 20 ℃ 에서 50 J/㎠ 보다 높다.According to the invention, the Charpy V energy of the steel is higher than 50 J/cm2 at 20°C.

본 발명의 강의 두께는 1.8 내지 4.5 mm, 바람직하게는 1.8 내지 3.5 mm 이다.The thickness of the steel of the present invention is 1.8 to 4.5 mm, preferably 1.8 to 3.5 mm.

본 발명에 따라서, 열간 압연된 강 시트는 표면에서 상기 열간 압연된 강 시트의 두께의 5% 미만의 두께를 갖는 페라이트 층을 포함한다.According to the invention, the hot rolled steel sheet comprises at the surface a ferrite layer having a thickness of less than 5% of the thickness of the hot rolled steel sheet.

본 발명에 따라서, 열간 압연된 강 시트는 아연 또는 아연계 합금으로 코팅된다.According to the invention, the hot rolled steel sheet is coated with zinc or a zinc-based alloy.

제 1 실시형태에서, 아연계 코팅은 0.01 내지 8.0 중량% 의 Al, 선택적으로 0.2 내지 8.0 중량% 의 Mg 를 포함하고, 잔부는 Zn 이다.In a first embodiment, the zinc-based coating comprises from 0.01 to 8.0% by weight of Al, optionally from 0.2 to 8.0% by weight of Mg, with the balance being Zn.

제 2 실시형태에서, 아연계 코팅은 0.15 내지 0.40 중량% 의 Al, 잔부인 Zn 을 포함한다.In a second embodiment, the zinc-based coating comprises 0.15 to 0.40% by weight of Al, the balance Zn.

본 발명은 이하의 연속적인 단계들을 포함하는 열간 압연된 강 시트의 제조 방법을 제공한다: The present invention provides a method for producing hot rolled steel sheets comprising the following sequential steps:

- 전술한 조성을 갖는 강 반제품을 제공하는 단계,- providing a steel semi-finished product having the above-mentioned composition,

- 875 ℃ 내지 950 ℃ 의 최종 압연 온도로 상기 강 반제품을 열간 압연하여 강 시트를 얻는 단계, - hot rolling the steel semi-finished product with a final rolling temperature of 875 ° C to 950 ° C to obtain a steel sheet,

- 상기 강 시트를 50 ℃/s 보다 높은 냉각 속도 (VR1) 로 냉각하여 냉각된 강 시트를 얻는 단계,- cooling the steel sheet at a cooling rate (V R1 ) higher than 50° C./s to obtain a cooled steel sheet,

- 160 ℃ 미만 그리고 Mf 미만의 온도 (Tcoil) 에서 코일링하여 코일링된 강 시트를 얻는 단계,- coiling at a temperature (T coil ) below 160° C. and below Mf to obtain a coiled steel sheet,

- 상기 코일링된 강 시트를 기간 (tA) 동안 열처리 온도 (θA) 까지 열처리하는 단계로서, θA 및 tA 는, PA = θA (22 + log10 tA) 가 15400 내지 17500 이도록 되고, θA 는 K 로 나타내고, tA 는 시간으로 나타내는, 상기 열처리하는 단계.- heat treating the coiled steel sheet to a heat treatment temperature (θ A ) for a period (t A ), wherein θ A and t A are such that P A = θ A (22 + log 10 t A ) is 15400 to 17500 The heat treatment step is such that θ A is expressed as K and t A is expressed as time.

본 발명의 제 1 실시형태에서, 제조 공정의 열처리 단계는 400 ℃ 내지 475 ℃ 의 열처리 온도 (θA) 에서, 불활성 또는 HNX 분위기에서 배치 처리에 의해 실시되고, 상기 열처리 온도에서 기간 (tA) 은 10 내지 25 h 이다.In a first embodiment of the invention, the heat treatment step of the manufacturing process is carried out by batch processing in an inert or HNX atmosphere at a heat treatment temperature (θ A ) of 400° C. to 475° C., with a period (t A ) at said heat treatment temperature. is 10 to 25 h.

본 발명의 제 2 실시형태에서, 상기 열처리 단계는 500 ℃ 내지 600 ℃ 의 열처리 온도 (θA) 까지 연속 어닐링 라인에서 실시되고, 상기 열처리 온도에서 기간 (tA) 은 40 s 내지 100 s, 바람직하게는 50 s 내지 100 s 이다. In a second embodiment of the present invention, the heat treatment step is carried out in a continuous annealing line up to a heat treatment temperature (θ A ) of 500 ° C. to 600 ° C., and the period (t A ) at the heat treatment temperature is 40 s to 100 s, preferably Typically, it is 50 s to 100 s.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, PA 파라미터는 15500 내지 17000 의 범위내이다.In a preferred embodiment of the invention, the P A parameter is in the range of 15500 to 17000.

제조 공정은 상기 코일링 단계 후 및 열처리 전에 산세 단계를 더 포함한다.The manufacturing process further includes a pickling step after the coiling step and before heat treatment.

제조 공정은 상기 열처리 단계 후에 산세 단계를 더 포함한다. The manufacturing process further includes a pickling step after the heat treatment step.

본 발명의 제 1 냉각 기법 실시형태에서, 냉각은 75 ℃/s 보다 높은 냉각 속도 (VR1) 로 수냉에 의해 수행된다. In a first cooling technique embodiment of the invention, cooling is carried out by water cooling at a cooling rate (V R1 ) higher than 75° C./s.

제 2 냉각 기법에서, 냉각 속도 (VR1) 에서의 냉각은, 500 내지 550 ℃ 의 중간 온도 (Ti) 에 도달할 때까지 실시한 후, Ti 에서부터 시작하여,In the second cooling technique, cooling at a cooling rate (V R1 ) is carried out until an intermediate temperature (T i ) of 500 to 550° C. is reached, and then starting from T i ,

- 1 내지 5 초 동안 기간 (t2) 동안 추가 공랭이 수행된 후,- additional air cooling is performed for a period (t 2 ) of 1 to 5 seconds,

- 시트는 40 ℃/s 보다 높은 냉각 속도 (VR2) 로 냉각된다.- The sheet is cooled at a cooling rate (V R2 ) higher than 40 °C/s.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 공랭은 2 내지 3 초 동안 기간 (t2) 동안 수행된다.In a preferred embodiment of the invention, the air cooling is carried out for a period t 2 of 2 to 3 seconds.

본 발명에 따른 강 시트는 자동차의 구조 부품의 제조에 사용될 수 있다. The steel sheet according to the invention can be used for the manufacture of structural parts for automobiles.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하지만 제한을 도입하지 않고서 설명될 것이다.The invention will be described in more detail but without introducing limitations with reference to the accompanying drawings.

도 1 은, 본 발명에 따른 강 조성에 대해, 열처리 파라미터 PA = θA (22 + log10 tA) 의 함수로서 구멍 확장비 (HER) 의 발생을 도시한다.
도 2 는, 본 발명에 따른 강 조성에 대해, 파라미터 PA 의 함수로서 인장 강도의 발생을 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 열간 압연된 강 시트의 미세조직의 일 예를 도시한다.
도 4 는 본 발명에 해당되지 않는 열간 압연된 강 시트의 미세조직의 일 예를 도시한다.
도 5 는 본 발명에 따른 일 실시형태의 미세조직을 도시하고, 강 시트는 그 표면에 페라이트 층을 함유한다.
Figure 1 shows the development of the hole expansion ratio (HER) as a function of the heat treatment parameter P A = θ A (22 + log 10 t A ) for steel compositions according to the invention.
Figure 2 shows the development of tensile strength as a function of the parameter P A , for steel compositions according to the invention.
Figure 3 shows an example of the microstructure of a hot rolled steel sheet according to the invention.
Figure 4 shows an example of the microstructure of a hot rolled steel sheet that does not fall under the present invention.
Figure 5 shows the microstructure of one embodiment according to the invention, wherein the steel sheet contains a ferrite layer on its surface.

본 발명의 이하의 설명에서, 강 시트의 항복 응력 (YS), 인장 강도 (TS) 및 총 연신율은 표준 JIS Z2241 을 나타낸다. 구멍 확장비 (HER) 는 표준 ISO 16630:2009 를 나타낸다. In the following description of the present invention, the yield stress (YS), tensile strength (TS) and total elongation of the steel sheet represent the standard JIS Z2241. Hole expansion ratio (HER) refers to the standard ISO 16630:2009.

원하는 미세조직 및 기계적 특징에 도달하기 위해, 화학적 조성 및 공정 파라미터는 중요한 것이다. 중량% 로 나타낸 강 조성은 다음과 같다:To reach the desired microstructural and mechanical properties, chemical composition and processing parameters are important. The steel composition in weight percent is as follows:

- 0.15% ≤ C ≤ 0.20% : 탄소 함량이 0.15% 미만이면, 950 MPa 의 인장 강도에 도달하지 못할 수도 있다. 탄소 함량이 0.20% 를 초과하면, 항복 강도 및 인장 강도가 각각 1000 MPa 및 1150 MPa 를 초과할 수 있고, 총 연신율이 8% 보다 낮을 수 있다. - 0.15% ≤ C ≤ 0.20%: If the carbon content is less than 0.15%, the tensile strength of 950 MPa may not be reached. When the carbon content exceeds 0.20%, the yield strength and tensile strength may exceed 1000 MPa and 1150 MPa, respectively, and the total elongation may be lower than 8%.

- 0.50% ≤ Mn ≤ 2.00% : 망간 함량이 0.50% 미만이면, 강의 담금질성 (quenchability) 이 저하되고, 페라이트 및 베이나이트 표면 분율의 합이 엄격하게는 20% 보다 낮을 수 없어서, 인장 강도가 950 MPa 보다 낮을 수 있다. 망간 함량이 2.00% 를 초과하면, 중심 편석의 위험이 높아져 항복 강도, 인장 강도 및 구멍 확장값에 해롭다.- 0.50% ≤ Mn ≤ 2.00%: If the manganese content is less than 0.50%, the quenchability of the steel decreases, and the sum of the ferrite and bainite surface fractions cannot strictly be lower than 20%, so the tensile strength is 950. It can be lower than MPa. If the manganese content exceeds 2.00%, the risk of center segregation increases, which is detrimental to the yield strength, tensile strength and hole expansion values.

- 0.25% ≤ Si ≤ 1.25% : 규소는 액체 단계에서 탈산화 및 용액 경화를 얻는데 사용되는 원소이다. Si 함량이 0.25% 미만이면, 강의 담금질성이 저하된다. 그러나, Si 가 1.25% 를 초과하면, 탄화물 형성의 운동성 (kinetics) 이 감소한다. 따라서, 상기 페라이트 함량은 20% 보다 높을 수 있고, 인장 강도는 950 MPa 보다 낮을 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 규소 함량은 0.40% ~ 0.90% 이다.- 0.25% ≤ Si ≤ 1.25%: Silicon is an element used to achieve deoxidation and solution hardening in the liquid phase. If the Si content is less than 0.25%, the hardenability of the steel decreases. However, when Si exceeds 1.25%, the kinetics of carbide formation decreases. Accordingly, the ferrite content may be higher than 20% and the tensile strength may be lower than 950 MPa. In a preferred embodiment, the silicon content is between 0.40% and 0.90%.

- 0.10% ≤ Al ≤ 1.00% : 알루미늄 첨가는 액체 단계에서 효율적인 탈산화에 기여하고 페라이트의 안정화에 유리하다. 알루미늄의 함량이 0.10% 미만이면, 열간 압연된 시트의 페라이트 및 베이나이트 표면 분율의 합이 5% 보다 낮을 수 있어서, 시트의 총 연신율이 8% 보다 낮을 수 있다. 1.00% 를 넘으면, 냉각시 너무 많은 페라이트가 형성될 수 있으므로, 본 발명에서 요구하는 수율 및 인장 강도 수준을 달성할 수 없다. 바람직한 실시형태에서, 알루미늄 함량은 0.30% ~ 0.90% 이다.- 0.10% ≤ Al ≤ 1.00%: Addition of aluminum contributes to efficient deoxidation in the liquid phase and is advantageous for stabilizing ferrite. If the content of aluminum is less than 0.10%, the sum of the ferrite and bainite surface fractions of the hot rolled sheet may be lower than 5%, so that the total elongation of the sheet may be lower than 8%. If it exceeds 1.00%, too much ferrite may be formed upon cooling, making it impossible to achieve the yield and tensile strength levels required by the present invention. In a preferred embodiment, the aluminum content is between 0.30% and 0.90%.

- 1.00 ≤ Al + Si ≤ 2.00 : 규소 및 알루미늄의 함량의 합이 1.00% 내지 2.00% 인 경우에, 페라이트 및 베이나이트를 5% 초과 20% 미만으로 함유하는 미세조직을 얻을 수 있고, 그리하여 증가된 연성 및 연신율을 얻을 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 강 시트의 주표면에서 페라이트 층의 형성을 촉진하기 위하여, 규소 및 알루미늄 함량의 합은 1.20% 내지 2.00% 이다. 페라이트 층은, 압연 방향으로 1 보다 낮고 그리고 횡단 방향으로 1.5 보다 낮은, 시트 두께로 나눈 굽힘 반경을 얻을 수 있다.- 1.00 ≤ Al + Si ≤ 2.00: When the sum of the contents of silicon and aluminum is 1.00% to 2.00%, a microstructure containing ferrite and bainite in more than 5% and less than 20% can be obtained, and thus increased Ductility and elongation can be obtained. In a preferred embodiment, the sum of the silicon and aluminum contents is between 1.20% and 2.00%, in order to promote the formation of a ferrite layer on the main surface of the steel sheet. The ferrite layer can achieve a bending radius divided by the sheet thickness that is lower than 1 in the rolling direction and lower than 1.5 in the transverse direction.

- P ≤ 0.02% : 인 함량이 0.02% 를 초과하면, 결정립계에서 편석이 발생하여 강 시트의 연신율이 저하될 수 있다. 또한, 이러한 높은 양에서 인은 코일링된 강 시트에 추가 열처리를 가할 때 템퍼 취성 (temper embrittlement) 을 유발할 수 있다. 바람직하게는, 기계적 특성에 대한 대응하는 현저한 이점 없이, 제강소에서 낮은 수준의 인 함량을 달성하는 것이 비싸기 때문에 인 함량은 0.0005% 보다 높다.- P ≤ 0.02%: If the phosphorus content exceeds 0.02%, segregation may occur at grain boundaries and the elongation of the steel sheet may decrease. Additionally, phosphorus at these high amounts can cause temper embrittlement when the coiled steel sheet is subjected to further heat treatment. Preferably, the phosphorus content is higher than 0.0005% because it is expensive to achieve low levels of phosphorus content in steel mills, without corresponding significant benefits for mechanical properties.

- S ≤ 0.005% : 황 함량은, 시트 연성에 대하여 해로운 황화물 형성을 낮추도록 0.005% 로 제한된다. 바람직하게는, 황 함량은, 기계적 특성에 대하여 대응하는 현저한 이점없이, 제강시 낮은 수준을 달성하는 것이 매우 값비싸기 때문에, 0.0005% 보다 높다.- S ≤ 0.005%: Sulfur content is limited to 0.005% to reduce sulphide formation, which is detrimental to sheet ductility. Preferably, the sulfur content is higher than 0.0005%, since it is very expensive to achieve low levels in steelmaking, without corresponding significant benefits for mechanical properties.

- N ≤ 0.008% : 질소 함량이 0.008% 를 초과하면, 특정 원소들이 액체 또는 고체 상태에서 질화물 또는 탄질화물의 형태로 침전될 수 있다. 조대한 침전물은, 열간 압연된 강 시트의 연성을 저하시키기 때문에 방지되어야 한다. 바람직하게는, 질소 함량은 0.001% 보다 높다. 그러나, 질소를 0.001% 미만의 함량으로 낮추는 것은 값비싸고 그리고 기계적 특성을 상당히 개선시키지 못한다.- N ≤ 0.008%: When the nitrogen content exceeds 0.008%, certain elements may precipitate in the form of nitrides or carbonitrides in liquid or solid state. Coarse deposits must be prevented because they reduce the ductility of hot rolled steel sheets. Preferably, the nitrogen content is higher than 0.001%. However, lowering the nitrogen content to less than 0.001% is expensive and does not significantly improve the mechanical properties.

- 0.001% ≤ Cr ≤ 0.250% : 크롬은 담금질성을 향상시킨다. Cr 함량이 0.001% 미만이면, 담금질성을 얻을 수 없다. Cr 이 0.250% 를 초과하면, 매크로 (macro) 및 미크로 (micro) 편석의 위험이 증가하므로, 인장 강도는 950 MPa 보다 낮을 수 있다. - 0.001% ≤ Cr ≤ 0.250%: Chromium improves hardenability. If the Cr content is less than 0.001%, hardenability cannot be obtained. If Cr exceeds 0.250%, the risk of macro and micro segregation increases, so the tensile strength may be lower than 950 MPa.

- 0.005% ≤ Mo ≤ 0.250% : 담금질성을 높이기 위해, 즉 냉각시 마르텐사이트 형성을 보다 용이하게 얻기 위해 몰리브덴을 선택적인 원소로서 첨가할 수 있다. 0.005% 미만에서는 이러한 효과적인 영향을 얻지 못한다. 그러나, 몰리브덴은 값비싼 원소이므로, 그 함량을 0.250% 로 제한하여, 강 시트의 제조가 비용 효율적이다.- 0.005% ≤ Mo ≤ 0.250%: Molybdenum can be added as an optional element to increase hardenability, that is, to more easily obtain martensite formation upon cooling. Below 0.005%, this effective effect is not achieved. However, molybdenum is an expensive element, so its content is limited to 0.250%, so that the production of steel sheets is cost-effective.

- 0.005% ≤ V ≤ 0.250% : 바나듐은, 선택적인 원소로서, 배치 열처리 후 높은 인성을 가진 강 시트를 얻을 수 있다. 그러나, 0.250% 초과의 첨가는 비용 효율적이지 않다.- 0.005% ≤ V ≤ 0.250%: Vanadium is an optional element, and a steel sheet with high toughness can be obtained after batch heat treatment. However, addition of more than 0.250% is not cost-effective.

- 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.0030% : 칼슘은 선택적인 원소로서 첨가될 수도 있다. 액체 단계에서 Ca 를 첨가하면 미세 산화물 또는 옥시설파이드를 생성할 수 있다. 이러한 입자들은 티타늄 질화물/탄질화물의 후속 미세 침전물을 위한 핵물질 (nucleant) 로서 작용한다. 탄질화물의 크기를 줄이면, 향상된 구멍 확장 능력을 얻을 수 있다.- 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.0030%: Calcium may be added as an optional element. Adding Ca in the liquid phase can produce fine oxides or oxysulfides. These particles act as nucleents for subsequent fine precipitation of titanium nitride/carbonitride. By reducing the size of carbonitride, improved pore expansion ability can be achieved.

- 0.001% ≤ Ti ≤ 0.025% : 티타늄은 또한 선택적인 원소로서 첨가될 수 있고: 티타늄이 0.025% 보다 높은 경우에, 시트 연성을 감소시키는, 조대한 티타늄 질화물 형태로 액상에서 침전되기 쉽다. 그러나, 0.001% 보다 낮은 수준에서 티타늄을 환원시키는 것은 산업 단계에서 어렵고, 기계적 특성에 대한 추가적인 영향을 주지 않는다.- 0.001% ≤ Ti ≤ 0.025%: Titanium can also be added as an optional element: when titanium is higher than 0.025%, it is liable to precipitate in the liquid phase in the form of coarse titanium nitride, which reduces sheet ductility. However, reducing titanium to levels lower than 0.001% is difficult on an industrial scale and has no additional effect on mechanical properties.

조성의 잔부는 철 및 제련으로부터 기인하는 불가피한 불순물들이다.The remainder of the composition is iron and inevitable impurities resulting from smelting.

이제, 본 발명에 따른 열간 압연된 강 시트의 미세조직에 대해 상세히 설명한다. Now, the microstructure of the hot rolled steel sheet according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따라서, 페라이트 및 베이나이트의 합은 5% 초과이고 엄격하게는 20% 미만이다. 이 합계가 엄격하게는 20% 보다 낮지 않으면, 항복 강도 및 인장 강도가 감소하고 각각 780 MPa 및 950 MPa 의 최소값에 도달할 수 없다. 더욱이, 구멍 확장비는 낮을 것이다. 5% 미만의 페라이트 및 베이나이트에서는 강 시트의 연성이 저하된다.According to the invention, the sum of ferrite and bainite is greater than 5% and strictly less than 20%. Unless this sum is strictly lower than 20%, the yield strength and tensile strength decrease and cannot reach the minimum values of 780 MPa and 950 MPa, respectively. Moreover, the hole expansion ratio will be low. At less than 5% ferrite and bainite, the ductility of the steel sheet decreases.

미세조직의 잔부는 템퍼링된 마르텐사이트로 구성된다. 본 발명의 프레임 내에서, 템퍼링된 마르텐사이트는 최고 템퍼링 온도에서 융합될 수 있는 침전된 시멘타이트를 함유하는 회수된 마르텐사이트로서 규정된다. 이의 특징은, A. Constant, G. Henry, J.C. Charbonnier 의 간행물: “Principes de bases des traitements thermiques, thermom

Figure pat00001
caniques et thermochimiques des aciers”, PYC Edition, 1992, 190 쪽 - 191 쪽에 기재되어 있는 소위 마르텐사이트 템퍼링의 단계 3 에 대응한다.The remainder of the microstructure consists of tempered martensite. Within the framework of the present invention, tempered martensite is defined as recovered martensite containing precipitated cementite that can be fused at the highest tempering temperature. Its features are in the publication of A. Constant, G. Henry, and JC Charbonnier: “Principes de bases des traitements thermiques, thermom
Figure pat00001
caniques et thermochimiques des aciers”, PYC Edition, 1992, pages 190 - 191, corresponding to stage 3 of the so-called martensitic tempering.

본 발명에 따라서, 열간 압연 공정을 통해 강 시트를 제조한다. 이는 2개의 주 평행 표면 및 대향 표면을 갖는 강 시트를 얻을 수 있게 하며, 강 시트는 또한 이차 표면들로 지정될 수 있는 에지들을 가진다. 본 발명의 실시형태에 따라서, 열간 압연된 강 시트는 상기 열간 압연된 강 시트의 두께의 5% 미만의 두께를 갖는, 주 표면에서 페라이트 층을 포함한다.According to the invention, steel sheets are manufactured through a hot rolling process. This makes it possible to obtain a steel sheet with two main parallel surfaces and an opposing surface, which also has edges that can be designated as secondary surfaces. According to an embodiment of the invention, a hot rolled steel sheet comprises a ferrite layer at the major surface, having a thickness of less than 5% of the thickness of the hot rolled steel sheet.

이제 열간 압연된 시트를 제조하는 공정이 설명된다. The process for manufacturing hot rolled sheets is now described.

추가로 열간 압연될 반제품에는 전술한 강 조성이 제공된다. 이러한 반제품은 연속 주조에 의해 얻어지는 잉곳 또는 슬래브의 형태일 수 있고, 두께는 통상적으로 약 200 mm 이다. 대안적으로, 이러한 반제품은 또한 역회전 롤러들 사이의 직접 주조에 의해 얻어지는 시트 또는 수십 밀리미터 정도의 두께를 갖는 얇은 슬래브의 형태일 수 있다. 반제품을 1150 ℃ 초과의 온도로 가열하여, 875 ℃ 내지 950 ℃ 의 최종 열간 압연 온도로, 열간 압연을 용이하게 할 수 있다. 875 ℃ 미만의 온도에서 열간 압연은 오스테나이트를 촉진시킨 후, 냉각시 페라이트의 과도한 형성을 유도하여 성형성을 감소시킨다. 열간 압연 온도가 950 ℃ 를 초과하면, 스케일을 생성하는 경향이 증가되어, 제품의 표면 품질이 불량하다.The semi-finished product to be further hot rolled is provided with the steel composition described above. These semi-finished products may be in the form of ingots or slabs obtained by continuous casting, and are typically about 200 mm thick. Alternatively, these semi-finished products may also be in the form of sheets or thin slabs with a thickness of the order of tens of millimeters, obtained by direct casting between counter-rotating rollers. The semi-finished product can be heated to a temperature above 1150°C to facilitate hot rolling, with a final hot rolling temperature of 875°C to 950°C. Hot rolling at temperatures below 875°C promotes austenite and then induces excessive formation of ferrite upon cooling, reducing formability. When the hot rolling temperature exceeds 950°C, the tendency to generate scale increases, resulting in poor surface quality of the product.

그 다음, 열간 압연된 제품은, 160 ℃ 미만 및 또한 Mf 미만의 코일링 온도가 될 때까지, 페라이트 형성을 방지하기 위해 적어도 50 ℃/s 의 냉각 속도 (VR1) 로 냉각되고, Mf 는 오스테나이트의 마르텐사이트로의 변태 종료 온도를 나타낸다. Malcom Blair 및 Thomas L Stevens, "Steel castings Handbook - 6th edition" 의 공개에 따르면, 마르텐사이트 종료 온도 (Mf) 는 마르텐사이트 시작 온도 (Ms) 보다 245 ℃ 더 낮고, 이는 Journal of the Iron and Steel Institute, 203, 721-727, 1965 에 공개된 Andrews 에 의해 유도된 공식으로부터 계산될 수 있다:The hot rolled product is then cooled at a cooling rate (V R1 ) of at least 50 °C/s to prevent ferrite formation until the coiling temperature is below 160 °C and also below Mf, where Mf is Indicates the temperature at which the transformation of nite to martensite ends. According to Malcom Blair and Thomas L Stevens, "Steel castings Handbook - 6th edition", the martensite termination temperature (Mf) is 245°C lower than the martensite start temperature (Ms), Journal of the Iron and Steel Institute, It can be calculated from the formula derived by Andrews published in 203, 721-727, 1965:

Ms(℃) = 785 - 453%C - 16.9%Ni - 15%Cr - 9.5%Mo + 217 (%C)² - 71.5%C ×%Mn - 67.6%C ×%CrMs(℃) = 785 - 453%C - 16.9%Ni - 15%Cr - 9.5%Mo + 217 (%C)² - 71.5%C ×%Mn - 67.6%C ×%Cr

바람직한 실시형태에서, 상기 열간 압연된 제품은 160 ℃ 미만 및 (Mf-10 ℃) 미만의 온도에서 코일링된다. 이러한 방식으로, 모든 강 스트립을 따라서 높은 미세조직 균질성이 얻어진다. In a preferred embodiment, the hot rolled product is coiled at a temperature below 160° C. and below (Mf-10° C.). In this way, high microstructural homogeneity is achieved along all steel strips.

냉각 기법의 일 실시형태에서, 상기 냉각 단계는, 표면적으로 합이 5% 초과 및 엄격하게는 20% 미만인 페라이트 및 베이나이트를 함유하는 마르텐사이트 미세조직 매트릭스를 얻기 위해, 75 ℃/s 보다 높은 냉각 속도 (VR1) 에서의 수냉으로 단일 단계 냉각에 의해 수행된다.In one embodiment of the cooling technique, the cooling step includes cooling higher than 75° C./s to obtain a martensitic microstructure matrix containing ferrite and bainite with a combined surface area greater than 5% and strictly less than 20%. This is accomplished by single-stage cooling with water cooling at speed (V R1 ).

냉각 기법의 다른 실시형태에서, 상기 냉각 단계는, 500 내지 550 ℃ 의 중간 온도 (Ti) 에 도달하도록 상기 냉각 속도 (VR1) 에서의 제 1 냉각 단계로, 다단계 냉각에 의해 수행된다. 그 후, 40 ℃/s 보다 높은 냉각 속도로 마지막 냉각 단계 전에, 1 내지 5 초, 바람직하게는 2 내지 3 초의 기간 (t2) 동안 공랭이 즉시 수행된다. 다단계 냉각은 부분적인 페라이트 또는 베이나이트 변태를 달성할 수 있게 하고, 따라서 마르텐사이트 매트릭스 내에서 5 내지 20% 의 페라이트 플러스 베이나이트를 얻게 된다.In another embodiment of the cooling technique, the cooling step is carried out by multi-stage cooling, with a first cooling step at the cooling rate (V R1 ) to reach an intermediate temperature (T i ) of 500 to 550° C. Thereafter, air cooling is carried out immediately for a period (t 2 ) of 1 to 5 seconds, preferably 2 to 3 seconds, before the last cooling step at a cooling rate higher than 40° C./s. Multistage cooling makes it possible to achieve partial ferrite or bainite transformation, thus obtaining 5 to 20% ferrite plus bainite within the martensitic matrix.

냉각 기법이 무엇이든지 간에, 열간 압연된 강은 그 후에 기간 (tA) 동안 온도 (θA) 에서 냉각후 열처리되고, tA 는 온도 (θA) 에서의 기간을 나타내고, θA 및 tA 는 열처리 파라미터, PA= θA (22 + log10 tA) 가 15400 내지 17500 이도록 한다. 따라서, PA 는 온도와 기간의 조합된 열적 영향을 고려한다.Whatever the cooling technique, the hot rolled steel is then heat treated after cooling at temperature (θ A ) for a period (t A ), where t A represents the period at temperature (θ A ), θ A and t A is the heat treatment parameter, P A = θ A (22 + log 10 t A ) is set to 15400 to 17500. Therefore, P A takes into account the combined thermal effects of temperature and period.

선행 기술로부터, 구멍 확장값 및 총 연신율과 같은 일부 기계적 특성들은 파라미터 PA 의 높은 값으로 개선된다. 반대로, 파라미터 PA 가 증가하면, 항복 강도 및 인장 강도값이 낮아진다. 마르텐사이트 강에 대해, 공보 WO 2012130434 에는, PA 가 13000 내지 15000 일 때 기계적 특성이 최적임이 개시되어 있다. 특히, PA 에 따라 연속적으로 구멍 확장값이 증가한다. 놀라운 방식으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명은 구멍 확장값이 ~ 16000 의 PA 특정값보다 상당한 비율로 감소한다는 증거를 나타낸다. 따라서, 도 1 및 도 2 에 의해 도시된 바와 같이, 본 발명은 PA 값이 15400 내지 17500, 특히 15500 내지 17000 의 범위에 있을 때 원하는 기계적 특성을 얻을 수 있게 한다. From the prior art, some mechanical properties such as hole expansion value and total elongation are improved with high values of parameter P A. Conversely, as the parameter P A increases, the yield strength and tensile strength values decrease. For martensitic steel, publication WO 2012130434 discloses that mechanical properties are optimal when P A is 13000 to 15000. In particular, the hole expansion value continuously increases with P A. In a surprising way, as shown in Figure 1, the present invention provides evidence that the pore expansion value decreases by a significant percentage below the P A specific value of ~16000. Therefore, as shown by Figures 1 and 2, the present invention makes it possible to obtain the desired mechanical properties when the P A value is in the range of 15400 to 17500, especially 15500 to 17000.

본 발명에 따라서, 열처리 단계는 불연속 (배치) 또는 연속 방식으로 수행될 수 있다.According to the invention, the heat treatment step can be carried out in a discontinuous (batch) or continuous manner.

본 발명의 제 1 실시형태에서, 제조 공정의 열처리 단계는, 400 ℃ 내지 475℃ 의 열처리 온도 (θΑ) 에서 불활성 또는 HNX 분위기를 가진 노에서 열간 압연된 시트의 코일을 배치 처리함으로써 수행되고, 상기 열처리 온도에서의 기간 (tA) 은 양호한 성형성 및 인장 특성을 조합하는 템퍼링된 마르텐사이트 매트릭스를 얻도록 10 내지 25 h 이다. In a first embodiment of the invention, the heat treatment step of the manufacturing process is carried out by batch processing the coils of hot rolled sheet in a furnace with an inert or HNX atmosphere at a heat treatment temperature (θ A ) of 400° C. to 475° C. The period at this heat treatment temperature (t A ) is 10 to 25 h to obtain a tempered martensitic matrix combining good formability and tensile properties.

본 발명의 제 2 실시형태에서, 상기 열처리 단계는 500 ℃ 내지 600 ℃ 의 열처리 온도 (θA) 까지 연속 어닐링 라인상에서 실시되고, 상기 열처리 온도에서 기간 (tA) 은 양호한 성형성 및 인장 특성을 조합하는 템퍼링된 마르텐사이트 매트릭스를 얻도록 40 s 내지 100 s, 바람직하게는 50 s 내지 100 s 이다.In a second embodiment of the present invention, the heat treatment step is carried out on a continuous annealing line up to a heat treatment temperature (θ A ) of 500° C. to 600° C., and the period (t A ) at the heat treatment temperature provides good formability and tensile properties. 40 s to 100 s, preferably 50 s to 100 s, to obtain a tempered martensite matrix that combines.

표면 산화물을 제거하기 위해 제 1 산세 단계는 코일링 후에 그리고 제 2 산세 단계는 열처리 후에 첨가될 수 있다. A first pickling step may be added after coiling and a second pickling step may be added after heat treatment to remove surface oxides.

선행 기술로부터, 이후 템퍼링되고 서서히 냉각되는 마르텐사이트 강은 낮은 인성을 나타낼 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 발명에서, 상기 강 조성 및 열처리 조건은 최종 열간 압연된 강 시트 상에서 20℃ 에서 적어도 50 J/㎠ 의 샤르피 V 에너지를 얻도록 규정되어 있다. 따라서, 얻어진 강 시트에는 템퍼 취성이 없다.It is known from the prior art that martensitic steels that are subsequently tempered and cooled slowly can exhibit low toughness. In the present invention, the steel composition and heat treatment conditions are specified to obtain a Charpy V energy of at least 50 J/cm 2 at 20° C. on the final hot rolled steel sheet. Therefore, the obtained steel sheet has no temper embrittlement.

열간 압연된 강 시트의 두께는 통상적으로 1.8 내지 4.5 mm, 바람직하게는 1.8 내지 3.5 mm 이다.The thickness of the hot rolled steel sheet is typically 1.8 to 4.5 mm, preferably 1.8 to 3.5 mm.

본 발명은 이제 제한적이지 않은 방식으로 이하의 예들에 의해 설명된다.The invention is now illustrated by the following examples in a non-limiting way.

실시예 1Example 1

28 내지 40 mm 의 두께를 가진 캐스트 형태의 반제품에 표 1 에 상세 설명된 조성이 제공되었다. 상이한 조성에 대해서, 칼슘 함량은 0.002 wt% 였고, 조성의 잔부는 철 및 제련으로 인한 불순물이다. 마르텐사이트 종료 온도는 마르텐사이트 시작 온도의 값으로부터 다음과 같이 계산되었다: Mf = Ms - 245 ℃. 이러한 반제품들은 1150 ℃ 초과의 온도에서 가열되었고 1.8 내지 4.5 mm 의 두께로 추가로 열간 압연되었다. 표 2 는 적용된 제조 조건을 상세 설명한다. 시험 1-15 는 전술한 제 1 냉각 기법 실시형태에 대응하고, 시험 16-18 은 전술한 제 2 냉각 기법 조건에 대응한다. 산세 단계는 코일링 후 및 열처리 후에 수행되었다. 시험 4 및 9 에서, 열간 압연된 강 시트는 갈바나이징 (GI) 된다.Semi-finished products in cast form with a thickness of 28 to 40 mm were provided with the composition detailed in Table 1. For different compositions, the calcium content was 0.002 wt%, the remainder of the composition being iron and impurities due to smelting. The martensite end temperature was calculated from the value of the martensite start temperature as follows: Mf = Ms - 245 °C. These semi-finished products were heated at a temperature above 1150° C. and further hot rolled to a thickness of 1.8 to 4.5 mm. Table 2 details the manufacturing conditions applied. Tests 1-15 correspond to the first cooling technique embodiment described above, and Tests 16-18 correspond to the second cooling technique conditions described above. The pickling step was performed after coiling and after heat treatment. In tests 4 and 9, hot rolled steel sheets are galvanized (GI).

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

열처리된 강 시트의 미세조직은 Nital 로 에칭된 연마된 시편에 대해 결정되었고 광학 및 주사 전자 현미경으로 관찰되었다. 미세조직의 상이한 성분의 표면 분율은 정량화 (quantification) 와 결합된 이미지 분석을 통해 측정되었다. 또한, 강 시트의 주표면에 페라이트 층이 최종 존재하는 것을 평가하였다. 성분의 비율 및 최종 페라이트 층의 두께를 표 3 에 나타내었다. 표 4 는 최종 열처리된 강 시트의 기계적 특성을 정리한 것이다. 항복 응력 (YS), 극한 인장 강도 (TS) 및 총 연신율은 표준 JIS Z2241 에 따라 결정되었다. 구멍 확장비는 ISO 16630:2009 에 따라 결정되었다. The microstructure of heat-treated steel sheets was determined on polished specimens etched with Nital and observed by optical and scanning electron microscopy. The surface fractions of different components of the microstructure were determined through image analysis combined with quantification. Additionally, the final presence of a ferrite layer on the main surface of the steel sheet was evaluated. The ratio of components and the thickness of the final ferrite layer are shown in Table 3. Table 4 summarizes the mechanical properties of the final heat-treated steel sheet. Yield stress (YS), ultimate tensile strength (TS) and total elongation were determined according to standard JIS Z2241. The hole expansion ratio was determined according to ISO 16630:2009.

샤르피 V 에너지는 20 ℃ 에서 하위 두께 크기의 시편에 대해 측정되었고, 측정된 파단 에너지는 시험 시편의 V 노치 아래의 인대 면적 (ligament area) 에 의해 나누어진다.Charpy V energy was measured for sub-thickness size specimens at 20°C, and the measured fracture energy was divided by the ligament area under the V notch of the test specimen.

구멍 확장 방법은, 스탬핑 전에 구멍의 초기 직경 (Di) (공칭: 10 mm) 을 측정하고, 그 후 구멍의 에지들 상에서 시트의 두께 방향으로 관통 균열이 관찰될 때 결정되는, 스탬핑 후에 구멍의 최종 직경 (Df) 을 측정하는 것으로 이루어진다. 구멍 확장 능력 Ac% 는 다음의 식에 따라 결정된다: Ac = 100*(Df-Di)/Di. 따라서, Ac 는 절단된 오리피스의 수준에서 스탬핑을 견딜 수 있는 시트의 능력을 정량화하는데 사용된다. The hole expansion method measures the initial diameter (Di) (nominal: 10 mm) of the hole before stamping and then the final diameter of the hole after stamping, which is determined when through cracks are observed in the thickness direction of the sheet on the edges of the hole. This consists in measuring the diameter (Df). The hole expansion capacity Ac% is determined according to the following equation: Ac = 100*(Df-Di)/Di. Accordingly, Ac is used to quantify the ability of a sheet to withstand stamping at the level of the cut orifice.

Figure pat00004
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Figure pat00005
Figure pat00005

시험 1-7 및 시험 16-17 에서, 조성 및 제조 조건은 본 발명에 대응한다. 따라서, 원하는 미세조직이 얻어진다. 도 3 은 89% 의 템퍼링된 마르텐사이트 및 11% 의 페라이트 및 베이나이트를 함유하는 시험 7 에서 얻어진 미세조직을 도시한다. 그 결과, 높은 인장 특성 및 높은 구멍 확장비가 얻어진다. 20 ℃ 에서의 샤르피 에너지가 50 J/㎠ 를 훨씬 초과하기 때문에 시트의 인성이 높다.In Tests 1-7 and 16-17, the composition and production conditions correspond to the present invention. Accordingly, the desired microstructure is obtained. Figure 3 shows the microstructure obtained in Test 7 containing 89% tempered martensite and 11% ferrite and bainite. As a result, high tensile properties and high hole expansion ratios are obtained. The sheet has high toughness because the Charpy energy at 20°C far exceeds 50 J/cm2.

시험 1-3, 시험 6-7, 시험 16-17 에서는 강 시트의 주면상에 페라이트 층이 존재하여, 보다 높은 굽힘 특성을 달성할 수 있다. 특히, 시험 7 의 경우에, 시트 두께에 의해 나누어진 굽힘 반경은 압연 방향으로 1 보다 낮고 횡단 방향으로 1.5 보다 낮으며, 이는 우수한 굽힘 특성을 나타낸다.In Test 1-3, Test 6-7, and Test 16-17, a ferrite layer exists on the main surface of the steel sheet, and higher bending properties can be achieved. In particular, for Test 7, the bending radius divided by the sheet thickness was lower than 1 in the rolling direction and lower than 1.5 in the transverse direction, indicating excellent bending properties.

도 5 의 (a) 및 (b) 는 제조된 시트 중 시험 7 의 강 시트의 2 개의 대향하는 주면에 각각 존재하는 페라이트 층을 도시한다.Figures 5 (a) and (b) show the ferrite layer present on two opposing major surfaces of the steel sheet of Test 7, respectively, among the sheets produced.

시험 8-11 및 시험 18 은 본 발명의 제조 조건과 일치하지 않는다. 그 결과, 열처리된 강 시트는 요구되는 기계적 특성을 충족시키지 못한다.Tests 8-11 and Test 18 do not correspond to the manufacturing conditions of the present invention. As a result, heat-treated steel sheets do not meet the required mechanical properties.

실제로, 시험 8 에서, 코일링 온도는 160 ℃ 보다 높고 마르텐사이트 종료 변태 온도를 초과한다. 따라서, 과도한 페라이트량이 발생하여, 인장 강도값 및 구멍 확장비를 저감시킨다.In fact, in Test 8, the coiling temperature is higher than 160° C. and exceeds the martensite termination transformation temperature. Therefore, an excessive amount of ferrite is generated, reducing the tensile strength value and hole expansion ratio.

시험 9 및 시험 10 에서, 파라미터 PA 는 17500 을 초과하고, 배치 열처리 온도는 475 ℃ 를 초과한다. 80% 의 템퍼링된 마르텐사이트는 최종 미세조직 내에 존재하여, 인장 강도는 950 MPa 과 일치하지 않는다.In tests 9 and 10, the parameter P A exceeds 17500 and the batch heat treatment temperature exceeds 475 °C. 80% of tempered martensite is present in the final microstructure, so the tensile strength does not correspond to 950 MPa.

시험 11 에서, 마무리 열간 압연 온도는 875 ℃ 미만이다. 따라서, 오스테나이트가 촉진되고, 냉각시 과도한 페라이트가 생성된다. 도 4 은 60% 의 템퍼링된 마르텐사이트 및 40% 의 페라이트 및 베이나이트를 함유하는 시험 11 에서 얻어진 미세조직을 도시한다. 따라서, 항복 강도, 인장 강도 및 구멍 확장이 충분하지 않다.In Test 11, the finishing hot rolling temperature is less than 875°C. Therefore, austenite is promoted and excessive ferrite is generated upon cooling. Figure 4 shows the microstructure obtained in Test 11 containing 60% tempered martensite and 40% ferrite and bainite. Therefore, the yield strength, tensile strength and hole expansion are insufficient.

시험 18 에서, 냉각 기법의 중간 기간 (t2) 은 5 s 보다 높다. 따라서, 과도한 양의 페라이트 및 베이나이트가 생성되어 항복 강도, 인장 강도 및 구멍 확장값을 감소시킨다.In Test 18, the median duration (t 2 ) of the cooling technique is higher than 5 s. Therefore, excessive amounts of ferrite and bainite are produced, reducing yield strength, tensile strength and hole expansion values.

시험 12-15 에서, 강 조성은 본 발명의 범위 밖에 있다. 따라서, 최종 강 시트는 기계적 및 미세조직 특징과 일치하지 않는다. In tests 12-15, the steel composition is outside the scope of the present invention. Therefore, the final steel sheet does not match the mechanical and microstructural characteristics.

시험 12 에서, 강 조성의 탄소, 망간 및 규소 함량은 본 발명에 의해 규정된 값을 초과한다. 따라서, 불충분한 양의 페라이트 및 베이나이트가 존재하고, 구멍 확장 특성이 불충분하다.In Test 12, the carbon, manganese and silicon contents of the steel composition exceed the values specified by the invention. Therefore, insufficient amounts of ferrite and bainite are present and the hole expansion properties are insufficient.

반면, 시험 13 에서, 탄소 함량이 0.15% 보다 낮기 때문에 불충분한 값의 인장 강도 및 구멍 확장이 얻어진다.On the other hand, in test 13, insufficient values of tensile strength and hole expansion are obtained because the carbon content is lower than 0.15%.

시험 14 에서, 강의 탄소, 규소, 알루미늄 및 크롬 함량은 본 발명에 따르지 않는다. 특히, 탄소 함량이 낮기 때문에, 과도한 양의 페라이트 및 베이나이트가 생성되어, 충분한 인장 응력 구멍 확장값을 얻을 수 없다.In test 14, the carbon, silicon, aluminum and chromium contents of the steel are not according to the invention. In particular, because the carbon content is low, excessive amounts of ferrite and bainite are generated, making it impossible to obtain sufficient tensile stress hole expansion values.

마지막으로, 시험 15 에서, 망간 함량은 2% 보다 높다. 따라서, 불충분한 양의 페라이트 및 베이나이트가 얻어지고, 구멍 확장값이 45% 에 도달하지 않는다.Finally, in test 15, the manganese content is higher than 2%. Therefore, insufficient amounts of ferrite and bainite are obtained, and the hole expansion value does not reach 45%.

따라서, 본 발명에 따른 강 시트는 자동차의 구조 부품을 제조하기 위한 이익에 사용될 수 있다.Therefore, the steel sheet according to the invention can be used with benefit for manufacturing structural parts of automobiles.

Claims (23)

중량% 로,
0.15% ≤ C ≤0.20%
0.50% ≤ Mn ≤2.00%
0.25% ≤ Si ≤ 1.25%
0.10% ≤ Al ≤ 1.00%,
1.00% ≤ (Al+Si) ≤ 2.00%,
0.001% ≤ Cr ≤ 0.250%
P ≤ 0.02%
S ≤ 0.005%
N ≤ 0.008%
및 선택적으로 다음 중 하나 이상의 원소들
0.005% ≤ Mo ≤ 0.250%
0.005% ≤ V ≤ 0.250%
0.0001% ≤ Ca ≤ 0.003% 및
0.001% ≤ Ti ≤ 0.025%,
을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물들인 화학 조성을 갖는 열간 압연된 강 시트로서,
미세조직은, 표면 분율로, 합이 5% 초과 및 엄격하게는 20% 미만인 페라이트 및 베이나이트를 포함하고, 잔부는 템퍼링된 마르텐사이트로 구성되는, 열간 압연된 강 시트.
By weight%,
0.15% ≤ C ≤0.20%
0.50% ≤ Mn ≤2.00%
0.25% ≤ Si ≤ 1.25%
0.10% ≤ Al ≤ 1.00%,
1.00% ≤ (Al+Si) ≤ 2.00%,
0.001% ≤ Cr ≤ 0.250%
P ≤ 0.02%
S ≤ 0.005%
N ≤ 0.008%
and optionally one or more of the following elements:
0.005% ≤ Mo ≤ 0.250%
0.005% ≤ V ≤ 0.250%
0.0001% ≤ Ca ≤ 0.003% and
0.001% ≤ Ti ≤ 0.025%,
A hot rolled steel sheet having a chemical composition comprising Fe and the balance being unavoidable impurities,
A hot rolled steel sheet, the microstructure comprising, in surface fraction, ferrite and bainite in a sum greater than 5% and strictly less than 20%, with the balance consisting of tempered martensite.
제 1 항에 있어서,
Si 함량은 0.40% 내지 0.90% 인, 열간 압연된 강 시트.
According to claim 1,
Hot rolled steel sheet with a Si content of 0.40% to 0.90%.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
Al 은 0.30% 내지 0.90% 인, 열간 압연된 강 시트.
The method of claim 1 or 2,
Hot rolled steel sheet, wherein Al is 0.30% to 0.90%.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
Al+Si 함량은 1.20% 내지 2.00% 인, 열간 압연된 강 시트.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Hot rolled steel sheet with Al+Si content of 1.20% to 2.00%.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
항복 강도 (YS) 가 780 MPa 내지 1000 MPa 이고, 인장 강도 (TS) 가 950 MPa 내지 1150 MPa 인, 열간 압연된 강 시트.
The method according to any one of claims 1 to 4,
A hot rolled steel sheet having a yield strength (YS) of 780 MPa to 1000 MPa and a tensile strength (TS) of 950 MPa to 1150 MPa.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
총 연신율이 8% 보다 높은, 열간 압연된 강 시트.
The method according to any one of claims 1 to 5,
Hot rolled steel sheet with a total elongation greater than 8%.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
구멍 확장비 (HER) 가 45% 보다 높은, 열간 압연된 강 시트.
The method according to any one of claims 1 to 6,
Hot rolled steel sheet with a hole expansion ratio (HER) higher than 45%.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
샤르피 V 에너지가 20℃ 에서 50 J/cm²보다 높은, 열간 압연된 강 시트.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Hot rolled steel sheet with Charpy V energy higher than 50 J/cm² at 20°C.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
두께가 1.8 내지 4.5 mm 인, 열간 압연된 강 시트.
The method according to any one of claims 1 to 8,
Hot rolled steel sheet with a thickness of 1.8 to 4.5 mm.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
표면에서 상기 열간 압연된 강 시트의 두께의 5% 미만의 두께를 갖는 페라이트 층을 포함하는, 열간 압연된 강 시트.
The method according to any one of claims 1 to 9,
A hot rolled steel sheet comprising a ferrite layer at the surface having a thickness of less than 5% of the thickness of the hot rolled steel sheet.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열간 압연된 강 시트는 아연 또는 아연계 합금으로 코팅되는, 열간 압연된 강 시트.
The method according to any one of claims 1 to 10,
A hot rolled steel sheet, wherein the hot rolled steel sheet is coated with zinc or a zinc-based alloy.
제 11 항에 있어서,
아연계 코팅은 0.01 내지 8.0 중량% 의 Al, 선택적으로 0.2 내지 8.0 중량% 의 Mg, 잔부인 Zn 을 포함하는, 열간 압연된 강 시트.
According to claim 11,
The zinc-based coating comprises 0.01 to 8.0% by weight of Al, optionally 0.2 to 8.0% by weight of Mg, the balance Zn.
제 11 항에 있어서,
아연계 코팅은 0.15 내지 0.40 중량% 의 Al, 잔부인 Zn 을 포함하는, 열간 압연된 강 시트.
According to claim 11,
A hot-rolled steel sheet, wherein the zinc-based coating comprises 0.15 to 0.40% by weight of Al, the balance Zn.
열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법으로서, 이하의 연속적인 단계들,
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 조성을 갖는 강 반제품을 제공하는 단계,
- 강 시트를 얻도록 875 ℃ 내지 950 ℃ 의 최종 압연 온도로 상기 강 반제품을 열간 압연하는 단계,
- 냉각된 강 시트를 얻도록 상기 강 시트를 적어도 50 ℃/s 의 냉각 속도 (VR1) 로 냉각하는 단계,
- 코일링된 강 시트를 얻도록 160 ℃ 미만 그리고 Mf 미만의 온도 (Tcoil) 에서 코일링하는 단계,
- 상기 코일링된 강 시트를 기간 (tA) 동안 열처리 온도 (θA) 로 열처리하는 단계로서, θA 및 tA 는, PA = θA (22 + log10 tA) 가 15400 내지 17500 이도록 되고, θA 는 K 단위로 표현되고, tA 는 시간 단위로 표현되는, 상기 열처리하는 단계
를 포함하는, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
A method for producing hot rolled steel sheets, comprising the following sequential steps:
- providing a steel semi-finished product having a composition according to any one of claims 1 to 4,
- hot rolling the steel semi-finished product with a final rolling temperature of 875 ° C to 950 ° C to obtain a steel sheet,
- cooling the steel sheet at a cooling rate (V R1 ) of at least 50° C./s to obtain a cooled steel sheet,
- coiling at a temperature (T coil ) below 160° C. and below Mf to obtain a coiled steel sheet,
- heat treating the coiled steel sheet at a heat treatment temperature (θ A ) for a period (t A ), wherein θ A and t A are such that P A = θ A (22 + log 10 t A ) is 15400 to 17500 The heat treatment step is such that θ A is expressed in K units, and t A is expressed in time units.
A method of producing a hot rolled steel sheet comprising.
제 14 항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는 400 ℃ 내지 475 ℃ 의 열처리 온도 (θA) 에서 불활성 또는 HNX 분위기에서 배치에 의해 수행되고, 상기 어닐링 온도에서 상기 기간 (tA) 은 10 내지 25 h 인, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
According to claim 14,
The step of heat treating is carried out by batching in an inert or HNX atmosphere at a heat treatment temperature (θ A ) of 400° C. to 475° C., and the period (t A ) at the annealing temperature is 10 to 25 h. How to manufacture sheets.
제 14 항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는 연속 어닐링 라인상에서 500 ℃ 내지 600 ℃ 의 열처리 온도 (θA) 로 수행되고, 상기 열처리 온도에서 상기 기간 (tA) 은 40 s 내지 100 s 인, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
According to claim 14,
The heat treatment step is performed at a heat treatment temperature (θ A ) of 500 ° C. to 600 ° C. on a continuous annealing line, and the period (t A ) at the heat treatment temperature is 40 s to 100 s, producing a hot rolled steel sheet. How to.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
PA 는 15500 내지 17000 인, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
The method according to any one of claims 14 to 16,
P A is 15500 to 17000. A method for producing hot rolled steel sheets.
제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일링하는 단계 후 그리고 상기 열처리하는 단계 전에 산세 단계를 더 포함하는, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
The method according to any one of claims 14 to 17,
A method of producing a hot rolled steel sheet, further comprising a pickling step after the coiling step and before the heat treating step.
제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열처리하는 단계 후에 산세 단계를 더 포함하는, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
The method according to any one of claims 14 to 18,
A method of producing a hot rolled steel sheet, further comprising a pickling step after the heat treating step.
제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각은 수냉에 의해 수행되고, VR1 은 75 ℃/s 보다 높은, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
The method according to any one of claims 14 to 19,
The method of producing a hot rolled steel sheet, wherein the cooling is carried out by water cooling, and V R1 is higher than 75° C./s.
제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 속도 (VR1) 에서 냉각하는 단계는 500 내지 550 ℃ 의 중간 온도 (Ti) 에 도달하도록 수행되고, 그 후
- 1 내지 5 초의 기간 (t2) 동안 추가 공랭 단계가 수행되며, 그 후
- 상기 강 시트는 40 ℃/s 보다 높은 냉각 속도 (VR2) 로 냉각되는, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
The method according to any one of claims 14 to 20,
The cooling step at the above cooling rate (V R1 ) is carried out to reach an intermediate temperature (T i ) of 500 to 550° C., and then
- an additional air cooling step is performed for a period of 1 to 5 seconds (t 2 ), after which
- A method for producing hot rolled steel sheets, wherein the steel sheets are cooled at a cooling rate (V R2 ) higher than 40° C./s.
제 21 항에 있어서,
상기 공랭 단계는 2 내지 3 초의 기간 (t2) 동안 수행되는, 열간 압연된 강 시트를 제조하는 방법.
According to claim 21,
The method of producing a hot rolled steel sheet, wherein the air cooling step is performed for a period (t 2 ) of 2 to 3 seconds.
차량의 구조 부품의 제조를 위한, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 또는 제 14 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따라 제조된 열간 압연된 강 시트의 용도.Use of hot rolled steel sheets according to any one of claims 1 to 13 or according to any one of claims 14 to 22 for the manufacture of structural parts of vehicles.
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